倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)定稿.doc

學(xué)校代碼：10904 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文基于單片機(jī)倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)姓 名：齊俠學(xué) 號(hào)：20105130429指導(dǎo)教師：緱亞楠學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化完成日期：2014年5月18日 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文基于單片機(jī)倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)姓 名：齊俠學(xué) 號(hào)：20105130429指導(dǎo)教師：緱亞楠學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化完成日期：2014年5月18日摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，單片機(jī)將在汽車(chē)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣。本文對(duì)單片機(jī)汽車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析，利用單片機(jī)結(jié)合超聲波測(cè)距來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。利用模擬電子、數(shù)字電子、微機(jī)接口、超聲波換能器、以及超聲波在介質(zhì)的傳播特性等知識(shí)，采用以AT89C51單片機(jī)為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測(cè)距的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體方案，最后通過(guò)硬件和軟件實(shí)現(xiàn)了各個(gè)功能模塊。并且利用keil與proteus進(jìn)行汽車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行仿真，可實(shí)現(xiàn)上述功能，理論證明該系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效的倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：防撞系統(tǒng) 超聲波 keil proteusAbstract With the rapid development of science and technology, MCU will be more and more widely used in the field of automobile. The automotive anti-collision alarm system in this paper, the single chip microcomputer are analyzed in theory, combining microcontroller to ultrasonic ranging system functions. Use of analog electronics, digital electronics, microcomputer interface, ultrasonic transducer, and the characteristics of the transmission of ultrasonic wave in the medium such as knowledge, using AT89C51 single-chip microcomputer as the core of low cost, high precision, miniaturization, and digital display hardware circuit and software design of the ultrasonic ranging method based on the design, the overall scheme of the system is finally through hardware and software to achieve the various functional modules. The automotive anti-collision alarm system and use the keil and proteus alignment simulation, which can realize the function, theory to prove the system is simple, economic and effective reverse collision warning system.Keywords: anti-collision system ultrasonic single- chip microcomputer Keil Proteus目 錄第1章 緒論1.1倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)的研究目的及意義11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展11.3基于單片機(jī)倒車(chē)防撞系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容2第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1整體方案原理32.2 倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)的功能要求32.3 倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)中單片機(jī)介紹32.4 倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)超聲波的應(yīng)用42.4.1 超聲波介紹42.4.2超聲波測(cè)距原理42.5倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)顯示與報(bào)警的介紹5第3章 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理63.2 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成63.3發(fā)射接收電路的設(shè)計(jì)方案73.3.1發(fā)送整體電路的設(shè)計(jì)73.3.2接收整體電路的設(shè)計(jì)83.4顯示電路的設(shè)計(jì)93.5報(bào)警電路的設(shè)計(jì)10第4章軟件設(shè)計(jì)4.1主程序的設(shè)計(jì)124.2超發(fā)射聲波序的設(shè)計(jì)134.3 超聲波的接收與處理134.4超聲波汽車(chē)防撞電路的算法設(shè)計(jì)134.5 顯示子程序和蜂鳴報(bào)警子程序14第5章 利用KEIL與PROTUES軟件聯(lián)機(jī)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)5.1 軟件調(diào)試的方法和意義155.2 進(jìn)行軟件仿真模擬倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)工作情況16第6章 總 結(jié)17參考文獻(xiàn)18附錄19附錄119附錄227致 謝29基于單片機(jī)倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第1章 緒論1.1倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)的研究目的及意義隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展交通運(yùn)輸業(yè)日益興旺，汽車(chē)的數(shù)量在大幅攀升。交通擁擠狀況也日趨嚴(yán)重，撞車(chē)事件屢屢發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)一種響應(yīng)快，可靠性高且較為經(jīng)濟(jì)的汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)勢(shì)在必行。汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)能夠成為駕駛員特別是貨車(chē)以及公共汽車(chē)駕駛員的好幫手，可有效的減少和避免那些視野不良的大型汽車(chē)的如冷藏車(chē)、集裝箱車(chē)、垃圾車(chē)、食品車(chē)、載貨車(chē)、公共汽車(chē)等倒車(chē)交通事故1 3。 基于單片機(jī)汽車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)主要是，系統(tǒng)采用通用型單片機(jī)作為控制電路, 方便系統(tǒng)功能擴(kuò)展。系統(tǒng)電路主要采用集成器件構(gòu)成, 外圍元件少、電路簡(jiǎn)潔、調(diào)試方便、體積小、成本低、抗干擾能力強(qiáng)，利于商品6,7。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展國(guó)內(nèi)外對(duì)于汽車(chē)倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)的研究方案很多，有基于PLC的倒車(chē)防撞系統(tǒng)，有基于超聲波倒車(chē)防撞系統(tǒng)，還有雷達(dá)倒車(chē)防撞系統(tǒng) 8，但這些設(shè)計(jì)都用了一些成本較高，特殊難購(gòu)買(mǎi)的元件，使其難以推廣。還有更為先進(jìn)的美國(guó)戴姆勒克萊斯勒公司汽車(chē)倒車(chē)自動(dòng)防撞系統(tǒng)，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)主要是兩個(gè)測(cè)距儀和一個(gè)影像系統(tǒng)，雖然比較先進(jìn)但成本太高，而且戴姆勒克萊斯勒公司以及沃爾沃公司的防撞產(chǎn)品也有一些缺點(diǎn)：不能防止誤操作。如你要超車(chē)，車(chē)的自動(dòng)防撞功能測(cè)出兩車(chē)的間距小于安全距離，自動(dòng)防撞系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)剎車(chē)。隨著小型價(jià)廉微處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，能夠使得超聲波測(cè)距傳感器性能得到顯著提升。可以通過(guò)單片機(jī)和超聲波特點(diǎn)，來(lái)設(shè)計(jì)一種汽車(chē)倒車(chē)防撞的報(bào)警系統(tǒng)，能夠有效降低或防止汽車(chē)倒車(chē)狀態(tài)引起的劃傷、撞傷。一種基于AT89C51 的汽車(chē)倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)，主要由控制系統(tǒng)模塊、測(cè)距系統(tǒng)模塊和顯示報(bào)警系統(tǒng)模塊組成，系統(tǒng)整體電路簡(jiǎn)單可靠，價(jià)格低廉，能耗較低，體積小等特點(diǎn)。抗干擾能力強(qiáng)，具備良好的穩(wěn)定性19。本文主要研究以單片機(jī)為核心結(jié)合超聲波測(cè)距的汽車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)利用超聲波通過(guò)測(cè)量其發(fā)送和接收的時(shí)間差，計(jì)算出障礙物的距離，利用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)控制電路，使汽車(chē)在遇到危險(xiǎn)時(shí)輸出信號(hào)報(bào)警，提醒駕駛員注意,達(dá)到防撞的目的。1.3基于單片機(jī)倒車(chē)防撞系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容首先選擇某一頻率的超聲波，通過(guò)測(cè)量其發(fā)送和接收的時(shí)間差，計(jì)算汽車(chē)與周?chē)矬w之間的距離，將距離作為單片機(jī)輸入信號(hào)，與設(shè)置的安全距離進(jìn)行比較，通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)比較過(guò)程，輸出比較結(jié)果，當(dāng)小于安全距離時(shí)，單片機(jī)控制LED燈亮并且報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以提示司機(jī)注意，達(dá)到防撞的目的。本設(shè)計(jì)主要做了如下幾方面的工作： 1.確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。包括測(cè)距、系統(tǒng)硬件、軟件以及顯示電路的設(shè)計(jì)。 2.進(jìn)行的LED顯示電路、超聲波測(cè)距電路等的設(shè)計(jì)對(duì)各器件的選擇及連接，大體分配各個(gè)器件及模塊的基本功能要求。3.進(jìn)行硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確定硬件系統(tǒng)的連接方式，對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作情況做了充足的研究，了解工作原理。4.進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于本系統(tǒng)，采用單片機(jī)匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，了解定時(shí)器，中斷以及延時(shí)原理，總體上完成軟件的編寫(xiě)。第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1整體方案原理倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)研究以單片機(jī)為核心結(jié)合超聲波測(cè)距的汽車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)利用超聲波通過(guò)測(cè)量其發(fā)送和接收的時(shí)間差，計(jì)算出障礙物的距離，利用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)控制電路，使汽車(chē)在遇到危險(xiǎn)時(shí)輸出信號(hào)報(bào)警，提醒駕駛員注意,達(dá)到防撞的目的。整體方案圖如圖2-1所示。單片機(jī)AT89C51發(fā)送模塊接收模塊LCD顯示報(bào)警圖2-1整體方案原理圖 該超聲波測(cè)距系統(tǒng)由超聲波發(fā)射與接收電路、單片機(jī)硬件接口電路、顯示報(bào)警電路組成，下面主要通過(guò)各個(gè)模塊的各種方案比較，確定設(shè)計(jì)的最終方案。該系統(tǒng)的核心部分采用性能較好AT89C51單片機(jī)。2.2 倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)的功能要求 本設(shè)計(jì)要能夠?qū)崿F(xiàn)基本的防撞報(bào)警的功能，用紅綠黃燈不同距離下的報(bào)警信號(hào)，在0.1-0.5米倒車(chē)距離內(nèi)紅燈以及蜂鳴器報(bào)警，在0.5-1米倒車(chē)距離內(nèi)黃燈以及蜂鳴器報(bào)警，在1-1.5米倒車(chē)距離內(nèi)綠燈以及蜂鳴器報(bào)警。并且能夠進(jìn)行距離顯示，以達(dá)到對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行提醒控制的目的。2.3 倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)中單片機(jī)介紹 AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KB的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)產(chǎn)生，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)。AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案， AT89C51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程19。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。2.4 倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)超聲波的應(yīng)用2.4.1 超聲波介紹 一種機(jī)械振動(dòng)波，可以在氣體 、液體和固體中傳播，在空氣中的傳播速度為340m/s，與光波、電磁波相比是非常緩慢的。超聲波具有方向性，即傳播的能量比較集中，這一點(diǎn)與可聽(tīng)見(jiàn)的聲波不同。另外，超聲波在傳播途中若遇到不同的媒介，大部分能量會(huì)被反射。應(yīng)用其反射特性可將超聲波應(yīng)用于倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)。2.4.2超聲波原理超聲波測(cè)距的基本原理同聲納回聲定位法的原理是基本相同的，單片機(jī)給超聲波發(fā)生器信號(hào)超聲波發(fā)生器不斷發(fā)射出40kHz超聲波，超聲波遇到障礙物后返回。超聲波接收器探測(cè)到被反射的超聲波后接收超聲波，在并給單片機(jī)信號(hào)，在發(fā)射和接收之間存在時(shí)間差，該時(shí)間差便是超聲波在車(chē)與障礙物間傳播時(shí)間，由該時(shí)間便可算出汽車(chē)與障礙物間距離。 （2-1）其測(cè)距原理如圖2-2所示。圖2-2超聲波測(cè)距原理圖 2.5倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)顯示與報(bào)警的介紹當(dāng)T40-16發(fā)射出去的超聲波遇到障礙物時(shí)會(huì)被反射回來(lái)，這時(shí)接收器R40-16便會(huì)將反射回來(lái)的超聲波接收，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器的兩極放大，將信號(hào)送給LM567的輸入端，使得單片機(jī)AT89C51產(chǎn)生一個(gè)中斷。這樣，計(jì)數(shù)器便停止計(jì)數(shù)。單片機(jī)把計(jì)得的時(shí)間差進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)這個(gè)公式來(lái)計(jì)算車(chē)與障礙物的距離，并把運(yùn)算結(jié)果以十進(jìn)制的方式送到LCD顯示電路去顯示。如果距離在0.1m1.5m之間，則單片機(jī)AT89C51便給P1.7口一個(gè)信號(hào)，使得報(bào)警電路工作，實(shí)現(xiàn)報(bào)警。同時(shí)紅黃綠三種顏色的LED等亮，并由LCD顯示屏顯示距離。第3章 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用AT89C51單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，3個(gè)發(fā)光二極管分成3組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，LCD顯示屏，以及超聲波的發(fā)射電路、接收電路、復(fù)位電路、和1個(gè)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。3.2 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)、信號(hào)燈、LCD顯示、按鍵、蜂鳴器組成。其具體硬件結(jié)構(gòu)電路圖如3-1所示。圖3-1系統(tǒng)硬件電路圖根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，單片機(jī)各接口功能如下15：P1.0：產(chǎn)生輸出一個(gè)40KHz的脈沖信號(hào)。（用于后方測(cè)距電路）P1.0：產(chǎn)生輸出一個(gè)40KHz的脈沖信號(hào)。（用于左方測(cè)距電路）P1.0：產(chǎn)生輸出一個(gè)40KHz的脈沖信號(hào)。（用于右方測(cè)距電路）P1.1：設(shè)置安全距離，增加安全距離。P1.2：設(shè)置安全距離，減小安全距離。：產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，接后方測(cè)距電路。P0.0P0.7：用于顯示輸出，接顯示器LCD D0D7接口。P1.7：接蜂鳴器報(bào)警接電路。P2.0：接LED顯示RS端。P2.1：接LED顯示RW端。P2.2：接LED顯示E端。P2.5：接紅燈報(bào)警電路。P2.6：接黃燈報(bào)警電路。P2.7：接綠燈報(bào)警電路。XTAL1：接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時(shí)，些引腳應(yīng)接地。XTAL2：接外部晶振的一個(gè)引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，則此引腳接外部振蕩信號(hào)的輸入。RST：AT89C51的復(fù)位信號(hào)輸入引腳，高電位工作。3.3發(fā)射接收電路的設(shè)計(jì)方案3.3.1發(fā)送整體電路的設(shè)計(jì) 發(fā)射電路原理：當(dāng)單片機(jī)AT89C51,通過(guò)P1.0這個(gè)I/O口,發(fā)送一系列的脈沖,經(jīng)過(guò)反相器,從而使T40-16這個(gè)激勵(lì)換能器發(fā)射出超聲波。圖示為74HC04,它是一個(gè)六反相器，一個(gè)起到高低電平的轉(zhuǎn)換作用，還有一個(gè)就是增加信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，信號(hào)一般都從MCU從發(fā)出，直接驅(qū)動(dòng)其他器件的能力不夠，中間加一個(gè)邏輯電路來(lái)增加驅(qū)動(dòng)能力。超聲波發(fā)射電路電路圖如圖3-2所示。圖3-2 超聲波發(fā)射電路圖模擬超聲波發(fā)射圖如圖3-3所示。圖3-3 模擬超聲波發(fā)射圖3.3.2接收整體電路的設(shè)計(jì)接收頭采用的是UCM40R，UCM40R可將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?hào)，經(jīng)運(yùn)算放大器兩級(jí)放大后加至IC2。IC2是帶有鎖定環(huán)的音頻譯碼集成塊LM567， LM567輸入信號(hào)大于25mv，輸出端8腳由高電平越變?yōu)榈碗娖?，作為中斷?qǐng)求信號(hào)，送至單片機(jī)INT0處理。在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在INTO端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。接收電路如3-4所示。圖3-4 超聲波接收電路圖此電路由兩個(gè)的電源, 電阻, , ,，激勵(lì)換能器T40-16一個(gè)。3.4顯示電路的設(shè)計(jì)顯示器是一個(gè)典型的輸出設(shè)備，而且其應(yīng)用是極為廣泛的，幾乎所有的電子產(chǎn)品都要使用顯示器，其差別僅在于顯示器的結(jié)構(gòu)類型不同而已。最簡(jiǎn)單的顯示器可以使LED 發(fā)光二極管，而復(fù)雜的較完整的顯示器應(yīng)該是 CRT監(jiān)視器或者屏幕較大的 LCD 液晶屏。綜合課題的實(shí)際要求以及考慮單片機(jī)的接口資源，由于全程顯示的距離范圍在2米之內(nèi)，可用LCD做顯示器裝置。 LCD1602共16個(gè)管腳，但是編程用到的主要管腳不過(guò)三個(gè)，分別為：RS(數(shù)據(jù)命令選擇端),RW（讀寫(xiě)選擇端）,E（使能信號(hào)）。顯示電路如3-5所示。圖3-5 顯示電圖路圖3.5報(bào)警電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)報(bào)警電路由一個(gè)運(yùn)算放大器一和個(gè)喇叭組成。的阻值為，的阻值為。對(duì)于二級(jí)運(yùn)算放大,都采用F007芯片.兩級(jí)放大電路均是負(fù)反饋接法,即反相比例運(yùn)算電路。在報(bào)警的同時(shí)，紅黃綠三種顏色的LED燈亮，用來(lái)顯示不同的距離。系統(tǒng)報(bào)警線路圖如圖3-6所示。圖3-6系統(tǒng)報(bào)警電路圖LED報(bào)警電路圖如圖3-7所示。圖3-7 LED報(bào)警電路圖其中D1為紅燈，D2為黃燈，D3為綠燈。第4章軟件設(shè)計(jì)4.1主程序的設(shè)計(jì)主程序是單片機(jī)程序的主體，中主程序調(diào)用了子程序及中斷服務(wù)程序。程序首先完成初始化過(guò)程，然后是一個(gè)重復(fù)的控制發(fā)射信號(hào)的過(guò)程，即調(diào)用發(fā)射子程序幾遍，而且每次發(fā)射周期結(jié)束都會(huì)判斷在發(fā)射信號(hào)后延時(shí)等待的過(guò)程中是否發(fā)生了中斷，即是否有回波產(chǎn)生來(lái)判斷程序得流程。流程圖如圖4-1所示。圖4-1主程序流程圖4.2超發(fā)射聲波序的設(shè)計(jì)在脈沖產(chǎn)生前先對(duì)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0進(jìn)行初始化，測(cè)距系統(tǒng)中的超聲波傳感器采用UCM40的傳感器，它的工作電壓是40kHz的脈沖信號(hào)，這由單片機(jī)執(zhí)行下面程序來(lái)產(chǎn)生。流程圖如4-2所示。 圖4-2超聲波發(fā)射流程圖4.3 超聲波的接收與處理 超聲波的接受是由外部中斷口INT0是否有中斷脈沖產(chǎn)生來(lái)判斷的。定時(shí)子程序轉(zhuǎn)回來(lái)的時(shí)候，要對(duì)中斷進(jìn)行初始化。選定的是INT0口，工作方式為脈沖方式。其接收其原理框圖4-3所示。圖4-3超聲波接收流程圖4.4超聲波汽車(chē)防撞電路的算法設(shè)計(jì) 超聲波測(cè)距的原理為超聲波發(fā)生器T在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來(lái)，就被超聲波接收器R所接收到。這樣只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到返回信號(hào)所用的時(shí)間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。距離的計(jì)算公式為： (4-1)其中為聲波的來(lái)回的路程，則為被測(cè)物與測(cè)距儀的距離，為聲速，為聲波來(lái)回所用的時(shí)間。 在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器T0，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在INT0端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。 4.5 顯示子程序和蜂鳴報(bào)警子程序考慮到提高系統(tǒng)資源的利用率，顯示采用動(dòng)態(tài)顯示法實(shí)現(xiàn)。將計(jì)算好的距離數(shù)據(jù)設(shè)置顯示緩沖區(qū)起始地址，顯示緩沖區(qū)中被顯示的字符的字形碼的地址偏移量預(yù)先制表放入。顯示及報(bào)警流程圖如圖4-4所示。YNNNYY顯示報(bào)警子程序讀取距離X0.1X0.50.5 X11 X1.5顯示危險(xiǎn)距離，并用紅色LED燈指示 蜂鳴器報(bào)警顯示距離，黃色LED燈指示 蜂鳴器報(bào)警返回返回顯示安全距離顯示安全距離并用綠色LED燈指示返回返回圖4-4顯示報(bào)警流程圖第5章 利用KEIL與PROTUES軟件聯(lián)機(jī)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)5.1 軟件調(diào)試的方法和意義軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)用戶程序的匯編、連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程。編輯、查看程序是否存在邏輯的錯(cuò)誤20。利用keil軟件進(jìn)行程序的編譯，生成.hex文件后，加載到proteus軟件中進(jìn)行仿真，流程如圖5-1所示。機(jī)器碼固化入芯片C51源程序編寫(xiě)C51源程序輸入Keil C51編譯浮動(dòng)目標(biāo)碼模塊Keil連接器絕對(duì)地址機(jī)器碼文件軟件運(yùn)行檢查源程序列表硬件電路仿真圖5-1 軟件仿真流程圖5.2 進(jìn)行軟件仿真模擬倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)工作情況當(dāng)汽車(chē)到障礙物的距離在0.1-0.5m之間時(shí)LED紅燈亮，報(bào)警器報(bào)警。仿真圖如圖5-2所示。圖5-2仿真模擬圖當(dāng)汽車(chē)到障礙物的距離在0.5-1m之間時(shí)LED黃燈亮，報(bào)警器報(bào)警。當(dāng)汽車(chē)到障礙物的距離在1-1.5m之間時(shí)LED綠燈亮，報(bào)警器報(bào)警。仿真圖見(jiàn)附錄。第6章 總 結(jié)倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活中用重要意義，本文所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)控制的倒車(chē)防狀報(bào)警系統(tǒng)，從控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及各功能模板的組成到程序的仿真調(diào)試，以ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)為核心進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中比較完整的實(shí)現(xiàn)倒車(chē)防撞報(bào)警演示，滿足倒車(chē)防撞報(bào)警的功能要求，本設(shè)計(jì)論文對(duì)現(xiàn)實(shí)社會(huì)倒車(chē)防撞具有很好的參考意義。參考文獻(xiàn)1 樓燃苗,李光飛. 51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京:航空航天大學(xué)出版社,2003.2 何希才.傳感器及其應(yīng)用電路M.北京:電子工業(yè)出版社,2001.3 戴曰章,吳志勇.基于 AT89C51 單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.電氣時(shí)代,2005,32:17- 19. 4 何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M北京航空航天大學(xué)出版社,19905 韓全立,王建明. 單片機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用M.電子工業(yè)出版社,20046孫琳琳,石飛飛.一種高精度超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.2010,10(30):56-60.7 陳瑩.基于單片機(jī)的超聲測(cè)距系統(tǒng)D.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2004.8 張洋.雷達(dá)原理演示實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)D.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2006.9 李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2008.2.10 陳杰,黃鴻.傳感器與檢測(cè)技術(shù)M.北京:高等教育出版社,2002.8.11 雷輝.基于AT89C51的智能防撞報(bào)警器設(shè)計(jì)J.電氣時(shí)代,2005.89.12 童師白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社,2001.1.13 閆石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社,1998.11.14 羅四維.傳感器應(yīng)用電路詳解M.北京:電子工業(yè)出版社,1993.615 劉守義.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.138-140.16 吳金戌.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社,2006.250-260 . 17 余發(fā)山.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.88-121. 18 李麗霞.單片機(jī)在超聲波測(cè)距中的應(yīng)用J.電子技術(shù),2002.117.19 董子和,李永輝.超聲波測(cè)距系統(tǒng)的建立及其在汽車(chē)防撞系統(tǒng)的應(yīng)用J.汽車(chē)電 器,1997.15-16.附錄附錄1#include sbit k1=P34; sbit csbout=P10; /超聲波發(fā)送 sbit csbint=P32; /超聲波接收 sbit bg=P33; #define LED P0 sbit LED1=P25; /LED控制 sbit LED2=P26; /LED控制 sbit LED3=P27; /LED控制 sbit bj=P17;/報(bào)警 #define csbc 0.0347 unsigned char cl,mqzd,csbs,csbds,buffer3,xm1,xm2,xm0,jpjs; unsigned char convert10=0x18,0x7b,0x2c,0x29,0x4b,0x89,0x88,0x3b,0x08,0x09; unsigned int s,t,i,xx,j,sj1,sj2,sj3,mqs,sx1; void csbcj(); void delay(j); /延時(shí)函數(shù) void scanLED(); /顯示函數(shù) void timeToBuffer(); /顯示轉(zhuǎn)換函數(shù) void keyscan(); void k1cl(); void k2cl(); void k3cl(); void k4cl(); void offmsd(); void main() /主函數(shù) EA=1; /開(kāi)中斷 TMOD=0x11; /設(shè)定時(shí)器0為計(jì)數(shù)，設(shè)定時(shí)器1定時(shí) ET0=1; /定時(shí)器0中斷允許 ET1=1; /定時(shí)器1中斷允許 TH0=0x00; TL0=0x00; TH1=0x9E; TL1=0x57; csbds=0; csbout=1; cl=0; csbs=8; jpjs=0; sj1=50;/測(cè)試報(bào)警距離 sj2=100; sj3=150; k4cl(); TR1=1; while(1) keyscan(); if(jpjssj3) /大于時(shí)顯示“CCC” buffer2=0xC6; buffer1=0xC6;